Question

【題目】科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。請回答下列問題：

（1）已知：①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+49.0kJ/mol

②CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=－192．9kJ/mol

由上述方程式可知，CH3OH(g)的燃燒熱__________（填“大于”、“等于”或小于”）192.9kJ/mol。已知水的汽化熱為44 kJ/mol，則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為__________________________。

（2）在容積為2 L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變的情況下，考查溫度對反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示（注：T1、T2均大于300 ℃）該反應(yīng)為_________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)；在T1溫度時(shí)，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO2轉(zhuǎn)化率為a，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為____________________。

Answer 1

【答案】（1）大于；H2(g)+1/2O2=H2O(l) △H=-124.4kJ/mol

（2）放熱 (2-a)/2

【解析】

試題分析：（1）燃燒熱是指25 ℃，101 kPa時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)的反應(yīng)熱，水的狀態(tài)應(yīng)為液態(tài)，氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱，由②可知CH3OH(g)的燃燒熱大于192.9kJ/mol；已知水的汽化熱為44 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律分析表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)+1/2O2=H2O(l) △H=-124.4kJ/mol。

（2）根據(jù)題給圖像分析可知，T2的反應(yīng)速率大于T1，由溫度升高反應(yīng)速率增大可知T2>T1，因溫度升高，平衡時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量減少，則升高溫度平衡逆向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；利用化學(xué)平衡的三段模式法計(jì)算：

CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)

起始（mol） 1 3 0 0

變化（mol） a 3a a a

平衡（mol） 1-a 3-3a a a

根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始壓強(qiáng)之比為：(4-2a)/4= (2-a)/2。